Kajian Pembuatan Endovascu/ar Rohadi Awa/udin
stent Radioaktif D4ngan Aktivasi Neutron
KAJIAN PEMBUATAN Eft(DOVASCULAR STENTRADIOAKTIF DENGAN AKTIV ASI NEUTRON
Rdhadi Awaludin
ABSTRAK
NEUTRON. Telah dilaporkan bahwa terj dinya restenosis terbukti efektif dicegah menggunakan endovascu/ar stent radioaktif. Dalam upay penyediaan endovascu/ar stent radioaktif tersebut, telah dilakukan kajian pembuatan endovascu/ar st nt radioaktif melalui aktivasi neutron. Di dalam kajian ini dilakukan KAJIAN perhitunganPEMBUATAN radioaktivitas ENDOV.~SCULAR radioisot p-radioisotopSTENT yang terbentuk dari iradiasi endovascu/ar stent RADIOAKTIF DENGAN AKTIVASI 10 men it. Hasil perhitungan menunjukkan bah a endovascu/ar stent radioaktif akan mempunyai kandungan 59Fe dan 99Mo dengan d~gan dioaktivitas 24323,13405, 12102,383,220 141 selama Bq/mg S6Mn, terbuat 31Si, dari SICr, bahansSFe, SUS316L buatan Terumo fluks neutron 4 x 1013 ns·1cm·2 dan waktu dan iradiasi pada saat akhir iradiasi. Setelah peluruhan selama 10 hari, radioisotop yang masih ada berupa SICr, s5Fe, 59Fe
i
radioisotop yang menyisa berupa sebesar 55Fe dan SICr ~engan 170,6Setelah dan 1,5 Bq/mg. selama 12 bulan, dan 99Mo dengan radioaktivitas 9424, 18, 121radioaktivitas dan 30,8 Bq/mg. peluruhan Kata kunci: endovascu/ar stent radioaktif, akti~si
neutron, SUS316L
ABSTRACT
ACTIV ATION. It was reported that restenos s was effectively prevented using radioactive endovascular stent. For preparing the radioactive endovascul r stent, study on production of radioactive endovascular stent by neutron activation method has been carried ut. In this study, radioisotopes produced in endovascular stent composed PRODUCTION of SUS 316L were OF calculated with fl x neutronENDOV of 4 x ASCULAR 1013ns·1cm·2 and irradiation as long as RADIOAC~IVE STENT BY time NEUTRON 10 minutes. Calculation results showed that radioisotopes of S6Mn, 31Si, SICr, 55Fe, 59Fe and 99Mo with radioactivity of 24323, 13405, 12102, 383, 2~0 and 141 Bq/mg were produced in the stent at the end of irradiation. After 10 days, the remaining radi01sotopes were SICr, 5sFe, 59Fe dan 99Mo with radioactivity of 9424, 218, 121 and 30.8 Bq/mg. After 12 m6nths, the remaining radioisotopes were 59Fe and SICr with
1
radioactivity of 170.6 and 1.5 Bq/mg. stent, neu , on activation, SUS316L Key words: radioactive endovascular
25
Jurnal Radioisotop dan Radiofarmaka Journal of Radioisotopes and Radiopharmaceuticals Vol. 7. No. I. Apri/2004
PENDAHULUAN
Bentuk penggunaan radioisotop untuk te api semakin luas dari hari ke hari. Aplikasi radioisotop untuk pencegahan penyempi an kembali pembuluh darah jantung setelah angioplasty, misalnya, sedang menda at perhatian besar para peneliti. Penyempitan pembuluh darah ditangani, diant anya, melalui pelebaran pembuluh dengan penanaman en do vascular stent pada daera penyempitan. Namun, kira-kira 30% dari penderita dengan penanganan ini mengalami enyempitan kembali yang disebabkan oleh pertumbuhan sel secara tidak normal di sekit r daerah penanaman. Hasil penelitian menunjukkan bahwa endovascular stent radioa tif terbukti efektif untuk mencegah terjadinya penyempitan kembali pembuluh darah t sebut [1,2]. Ada beberapa metode dalam pembuatan st nt radioaktif. Diantaranya yang paling sederhana adalah melalui aktivasi endovascular st nt komersial dengan neutron. Dengan metode ini seluruh un sur penyusun stent terakt vasi oleh paparan neutron, sehingga terbentuk beberapa jenis radioisotop di dalamnya. Pada makalah ini akan disajikan hasil kajian proses pembuatan endovascular stent ra ioaktif melalui aktivasi neutron dan radioisotop-radioisotop yang terbentuk beserta esamya radioaktivitasnya. Kajian ini diharapkan menjadi acuan awal dalam pengemb gan endovascular stent radioaktif di tanah air.
TEORI Secara umum, apabila sebuah isotop terk a paparan neutron termal akan terjadi penangkapan neutron oleh inti atom dan pelepas n radiasi gamma yang dikenal dengan reaksi (n,y) dengan laju reaksi yang berbeda-beda ergantung pada tampang lintang reaksi nuklimya. Apabila isotop yang terbentuk berup radioisotop, maka ia akan meluruh menjadi isotop lain. Gambaran reaksi tersebut, sep rti ditunjukkan pada Gambar 1.
iradiasi
Gambar
1. Skema reaksi aktivasi neutron daril isotop A menjadi radioisotop B dan pe1uruhannya menjadi isotop C
26
peluruhan
Kajian Pembuatan Endovascu/ar Rohadi Awa/udin
stent Radioaktif Dfngan Aktivasi Neutron
Pada Gambar 1 ditunjukka berubah menjadi radioisotop B ya penambahan jumlah radioisotop B sa A dikurangi dengan laju peluruha merupakan perkalian dari jumlah at lintang reaksi. Sedangkan laju pelu yang telah terbentuk dan konstanta pe matematis dapat dinyatakan dengan p
bahwa isotop A setelah penangkapan neutron g selanjutnya meluruh menjadi isotop C. Laju a dengan laju reaksi pembentukannya daTi isotop menjadi isotop C. Laju reaksi pembentukan m isotop A dengan fluks neutron dan tampang han merupakan perkalian antara jumlah atom B uruhannya. Laju penambahan radioisotop B seeara rsamaan berikut: ....................
(1)
Dimana, : Laju pembentukan i otop B (atom/s) : Jumlah atom sasaran (atom) : Fluks neutron (ns·le .2) : Tampang lintang rea si (barn = 10·24em2) : Konstanta peluruhan radioisotop B (S·I)
Apabilaada persamaan 1 diselesaikan diberi batas persamaan: awal bahwa ketika sebelum iradiasi 0 saat t=0)da~ maka diperoleh belum isotop B (NB= (2)
Pada persamaan t menyatakan wa~tu iradiasi. Besarnya radioaktivitas (AB) dapat dinyatakan dengan2, NBA, sehingga bes3:lmyaradioaktivitas B dapat dinyatakan Bdengan: ..........................
(3)
Persamaan 3 ini merupakan persama~n umum untuk mendapatkan iradiasi dengan neutron [3].
radioaktivitas
hasil
B meluruh dengan laju peluruhan s besar perkalian antara konstanta peluruhan dan jumlah atom B yang tersisa. Oleh karenanya, setelah peluruhan selama waktu td, SetelahB iradiasi dihentikan,den radioaktivitas dapat dinyatakan refkSi an persamaan penangkapan berikut: neutron berhenti dan radioisotop ....... Pada persamaan tersebut
ABo
(4)
menyata~an radioaktivitas B saat akhir iradiasi (EOI). [3].
27
Jurnal Radioisotop dan Radiofarmaka Journal of Radioisotopes and Radiopharmaceuticals Vol. 7. No.1. April 2004
TAT A KERJA
Saat ini, endovascu/ar stent komersial buatan Terumo terbuat dari bahan SUS316L dengan kandungan un sur berupa besi ( 6,5%), krom (17,4%), nikel (12,1%), molibden (2,23%), mangan (0,94%), silikon (0,68 0), karbon (0,017%), fosfor (0,032%) dan sulfur (0,009%)[4]. Di dalam kajian ini, perhi ngan jenis radioisotop dan besarnya radioaktivitas didasarkan pada kandungan uns r tersebut. Perhitungan dilakukan menggunakan persamaan 3 dan 4 untuk aktivasi d n peluruhan. Kurva hubungan antara radioaktivitas dengan waktu didapatkan deng n menghubungkan titik-titik hasil perhitungan di dalam software Microsoft Exc I 2000. Di dalam perhitungan ini digunakan fluks neutron 4 x 10\3 ns'lcm2 dan w ktu iradiasi selama 10 men it. Angka fluks neutron ini didasarkan pada besarnya fluks neutron di Pneumatic Rabbit System Reaktor GA Siwabessy BAT AN [5]. Berat endov scu/ar stent berbeda-beda antara 10 20 mg menurut ukurannya. Dengan fluks neu on sebesar ini, untuk mendapatkan radioaktivitas yang efektif untuk keperluan ini di uga diperlukan waktu iradiasi sekitar 10 menit [4]. Untuk memudahkan, di dalam perhit ngan radioaktivitas digunakan berat I mg, sehingga radioaktivitas yang didapatkan adala radioaktivitas untuk tiap mg.
HASIL DAN PEMBAHASAN
dalamtampang penghitungan dig~nakan data seperti data kelimpahan isotop diDialam, lintang radioaktivitas reaksi inti dan },vaktu paro ditunjukkan radiopada Tabel I. Radioisotop yang dihasilkan dari iradiasi s lama 10 menit dengan fluks neutron 4 x 10\3 ns·1cm·2 pada saat akhir iradiasi ditunjuk an pada Tabel 2. Radioisotop dengan waktu paro yang pendek kurang dari satu jam tidak ditunjukkan karena radioisotop tersebut akan segera habis meluruh dalam waktu ingkat. Dari Tabel 2 diketahui bahwa ada 3 jenis radioisotop yang memiliki radioaktiv tas tinggi di atas 10.000 Bq/mg yaitu 51Cr, 56Mn dan 31Si dengan radioaktivitas masi g-masing 12.102, 24.323 dan 13.405 Bq/mg. Sementara 99Mo, 55Fe dan 59Pe dihasilk n dengan radioaktivitas pada kisaran ratusan Bq/mg, masing-masing sebesar 383, 220 d n 141 Bq/mg.
28
sur
53Cr 34S 13C 96Mo 97Mo 98Mo 62Ni 58Fe 54Cr 55Cr 61Ni 57Fe 30Si 29Si 95Mo 33S Aktivasi Neutron 55Fe Waktu paro dan 59Fe 99Mo 63Ni 31Si 32p -(26,1% IOIMo 65Ni 37S 35S -(91,7% -(14,80/1 5tCr -barn 14C 5~i 56Mn 93Mo -barn sUCr(4,35% Isotop Isotop di alai na 56Fe lintang kelimpahann reaksi yang tampang 58Ni 6~i (68,3% ng reaksi intinya 28Si(92,2% 52Cr (83,790/1) terbentuk 54Fe (5,8%) stabil stabil 3tahun 3S(0,7%) 12C(98,9%) 31p (100%) stabil 5730 32S(95,0%) 70 100 000 tahun 29Si(4,7%) 4000 94Mo 92Mo tahun (9,250/1 (n;v) 15,9 sasaran diengan alam, radioisotop yang terbentuk 27,7 hari 0,166 14,26 hari 3,50 menit 2,73 2,16 5,05 87,51 menit 0,15 0,29 44,5 2,62 0,108 jam hari 14,2 1jam 0,13 ,3 barn 1,37 barn 2,52 14,6 tahun menit 1,8 4,5 0,199 2,58 0,002 13,4 barn barn 55Mn (100% 66,02 serta tampang lint. Karbon (0,017 %) Kajian Pembuatan Endovascu/ar
stent Radioaktif 1
Tabel 1. Kelimpahan isotop 29
Jurnal Radioisotop dan RadioJarmalro Journal oj Radioisotopes and Radiopharmaceuticals Vol. 7. No. I, April 2004
Dari Tabel 2 diketahui bahwa 56Mn,3ISi, sedangkan 51Cr dan 55Pe meluruh melalui electron Radioisotop 99Mo meluruh melalui peluruhan Radioisotop 99mTcmemiliki waktu paro 6,02 jam da (IT) menjadi 99Tc. Dengan waktu paro radioisotop dan anak tersebut akan segera mendekati kesetimb sarna) sehingga radioaktivitas keduanya memiliki 99Tc memiliki waktu paro sangat panjang yaitu sepanjang ini, radioaktivitas yang dihasilkan dari kurang dari 0,01 Bq/mg sehingga dapat diabaikan.
9Pe meluruh melalui peluruhan beta, capture (Ee) menjadi isotop stabil. beta menjadi radioisotop 99mTc. meluruh melalui isomeric transition nak 6,02 jam ini, radioisotop induk ngan (memiliki laju peluruhan yang ilai yang hampir sarna. Radioisotop 11 ribu tahun. Dengan waktu paro hasil peluruhan 99mTc sangat kecil
Tabel 2. Radioaktivitas pada saat akhir iradiasil setelah iradiasi selama 10 menit dengan fluk neutron 4 x 1013ns·1cm2 Jenis 141 13405 383 12102 220
B 1m
beta EC beta EC Radioaktivitas 2,73 2,58 'am paroh I ~enis peluruhan 27,7 hari 2,62 .am 44,5 tahun hari 66 jam Waktu 24323
Pe Pe
Radioisotop-radioisotop yang dihasilkan emiliki waktu paro yang berbedabeda, atau dengan kata lain masing-masing rad oisotop meluruh dengan laju yang berbeda-beda. Dalam waktu 10 hari, radioisotop d ngan waktu paro kurang dari 1 hari akan habis meluruh karena telah meluruh lebih da i 10 kali waktu paronya. Perubahan radioaktivitas untuk masing-masing radioisotop sa pai dengan 10 hari setelah iradiasi ditunjukkan pada Gambar 2. Dari Gambar 2 di etahui bahwa 56Mn dan 31Si segera meluruh dalam waktu singkat dengan kecepatan yang hampir sarna karena memiliki waktu paro yang berdekatan, 2,58 dan 1,62 jam. Se elah 10 hari, radioaktivitas keduanya telah habis meluruh. Radioisotop 99Mo memiliki laju penurunan radioaktivitas yang relatif cepat pula karena waktu paronya yang tidak terlalu panjang (6 jam). Setelah 10 hari, radioaktivitas yang dimilikinya tinggal30,8 Bq/mg. Tigajenis ra 'oisotop yang lain yaitu 51Cr, 55Pedan 59Pe masih memiliki radioaktivitas relatif tinggi, asing masing sebesar 9424, 218 dan 121 Bq/mg. Radioaktivitas radioisotop-radioisotop ersebut ditunjukkan pada Tabel3.
30
Kajian Pembualan Endovascu/ar Rohadi Awa/udin
- -:ce.'>~~
0
cr
OJ
slenl Radioaktif Ipengan Aklivasi Neulron
100000 1000 100 III III 10 0:: IE II 1 III 0
Cr-51
0,110000
Fe-59
Fe-55
48
96
144
192
240
Waktu (jam)
Gambar
2. Perubahan radioaktivitas selama 10 hari setelah iradiasi.
radioisotop setelah peluruhan 10 hari. Radioaktivitas 9424 218 121 30,8 Dari Tabel 3 dapat diketah i bahwa apabila stent digunakan setelah diIuruhkan selama 10 hari, radioisotop yang m sih menyisa di dalamnya adalah 51Cr, 55Pe, 59Pe dan 99Mo dengan radioaktivitas masing asing sebesar 9424, 218, 12 I, 30,8 Bq/mg. Apabila stent digunakan setelah diIuruhka selama 10 hari, maka diperlukan kaj ian tentang karakteristik masing masing radiois sel-sel disekitarnya. Radioisotop 51Cr meluruh m radiasi gamma dengan energi sebes meluruh melalui EC 100%. Radioi
top - radioisotop tersebut dan pengaruhnya terhadap fatui electron capture (EC) 100% dan memancarkan r 320 keY dengan intensitas 10%. Radioisotop 55Pe otop 55Pe ini tidak memancarkan radiasi gamma,
•I ,:,
;' .I
31
II
Jurnal Radioisotop dan Radiofarmaka Journal of Radioisotopes and Radiopharmaceuticals Vol. 7, No. I, Apri/2004
namun hasil peluruhan berupa 55Mn memanearkan r diasi sinar X karakteristik dari unsur tersebut dengan energi 5,9 keY sebagai akibat dari perpindahan elektron di dalam kulit atomnya. Radioisotop 59Fe memanearkan radiasi b a dengan energi maksimum sebesar 466 keY (53%), 272 keY (45%) dan 131 keY (1% . Radioisotop ini memanearkan pula radiasi gamma dengan energi 1099 keY (57%), 1 92 (43%), 192 (3%) dan 143 keY (I %). Sedangkan radioisotop 99Mo memanearkan r diasi beta dengan energi maksimum sebesar 1,21 MeY (82%), 436 keY (17%), da 848 keY (1%). Radioisotop ini memanearkan pula radiasi gamma dengan energi 7 0 keY (12%), 181 keY (6,1%), 141 keY (4,5), 778 keY (4,3%). Selain itu, dari 99Mo ihasilkan radioisotop 99mTedengan radioaktivitas yang mendekatinya. Radioisotop 9 mTe memanearkan radiasi gamma dengan energi 141 keY (89%). Radioisotop 99Mo d n 59Fe memiliki radioaktivitas yang jauh lebih kecil dibandingkan dengan 51Cr, namun keduanya memanearkan radiasi beta sehingga memiliki tingkat efek biologi yang b sar. Sejauh mana masing masing radioisotop memberikan pengaruh kepada sel sel isekitarnya perlu kajian lebih lanjut berupa kajian mendalam tentang dosis radiasi da efek biologis yang diberikan oleh masing masing radioisotop tersebut. ditunjukkan pada Gambar 3. Radioaktivitas 99Mo elah meluruh habis setelah 3 bulan. Sedangkan radioaktivitas 51Cr dan 59Fe menurun I bih signifikan dibandingkan dengan 55Fe. Pada hari ke-90,radioaktivitas radioaktivitas dari 51Cr,10 55Fedan Fe masing masing90sebesar 1273, 206 dengan hari (3 bulan) Perubahan hari 5r:mpai dan 37 Bq/mg .. Perubahan radioaktivitas dari bulan ke-3 sa pai dengan bulan ke-12 ditunjukkan oleh Gambar 4. Dari Gambar 4 diketahui radio ktivitas 51Cr telah turun di bawah radioaktivitas 55Fe setelah 6 bulan dan tinggal 1,5 B /mg setelah 12 bulan. Radioaktivitas 59Fe telah meluruh hingga kurang dari 1 Bq mg setelah 12 bulan. Sedangkan radioaktivitas 55Fe tidak berubah seeara signifikan arena waktu paronya yang panjang, 2,73 tahun. Setelah 12 bulan, radioaktivitas 55Feseb sar 170,6 Bq/mg.
, "
\.
\ ,
32 \
, \
\\ \ \
I
Kajian Pembuatan Endovascu/ar Rohadi Awa/udin
0 !!!.
Waktu (hari)
Waktu (bulan)
Ci
E
~
0:: •• co '6 .:;: 0co
C/)
1000 20 50 60 90 80 70 10000 40 30Fe·55 I 10 100 II 1
I
10
Gambar
RI 1/1 C)
-
stent Radioaktif Derrgan Aktivasi Neutron
L ... I
3. Radioaktivitas
-.-
•.. 1000 :; 10000 100 m ~ 1 ~ 10 eRI D:: .S! ERI
Fe-59
~C.[;:5~1
an tara
10 sampai 90 hari setelah iradiasi.
69 12
3
Gambar
4. Radioaktivitas 3 - 12 bulan setelah iradiasi.
33
Jurnal Radioisotop dan RadioJarmaka Journal oj Radioisotopes and Radiopharmaceuticals Vol. 7. No. I. Apri/2004
KESIMPULAN
Dari kajian produksi stent radioaktif melalui aktivasi neutron dengan iradiasi selama 10 menit di posisi PRS reaktor G.A. Siwabessy ~engan fluks neutron 4 x 1013 ns'lcm2 diperoleh hasil sebagai berikut: 59Fe Radioisotop dan 99Mo dengan yang radioaktivitas dihasilkan pada masing-masiqg saat akhir liradiasi sebesaradalah 24323,56Mn, 13405, 31Si,12102, 51Cr, 55Fe, 383, 220 dan 141 Bq/mg. 59Fedan 99Mo dengan radioaktivitas sebesar 9424, 18, 121 dan 30,8 Bq/mg. Setelah peluruhan 12 bulan dari iradiasi, radioisotop yan menyisa 55Fe dan 51Cr dengan 10 hari, radioisotop:ang masihberupa menyisa berupa 51Cr, 55Fe, selama radioaktivitas 170,6 dan 1,5 Bq/mg.
DAFTAR PUSTAKA
1. S. WATANABE, (1999) ..
"Research Activities", Jap*n Atomic Energy Research Institute
Implantation of 133XeIons", Appl. Radiat. Isot. 197 (1999). 3. DKK, Handbook of Radioisotope, Maruzen (1996). 2. N. S. SAITOH WATANABE et ai, "Production of ~adioactive Endovascular Stents by 4. T. GENKA, Komunikasi Pribadi (2001). 5. S. SOENARJO, S.R. TAMAT, I. SUPARMA , B. PURWADI, "RSG-GAS Based Radioisotopes and Sharing Program for egional Back up Supply", Jurnal Radioisotop dan Radiofarmaka, Vol 6, No 2, 3 -43 (2003). 6. NASUKHA, "Endo-radioterapi: Sebuah Tanta gan", Medika, No 8 (2001). 7. P.S. TEIRTEIN et ai, "Catheter-based Radioth rapy to inhibit Restenosis after Coronary Stenting", Washington Hospital Cel1j er (1997).
34
